關於電量性能優化的總結

時間 2020-02-11

標籤關於電量性能優化總結欄目系統性能简体版

原文原文鏈接

耗電設備

手機各個硬件模塊的耗電量是不同的，有些模塊很是耗電，而有些模塊則相對顯得耗電量小不少。android

電量消耗的計算與統計是一件麻煩並且矛盾的事情，記錄電量消耗自己也是一個費電量的事情。惟一可行的方案是使用第三方監測電量的設備，這樣纔可以獲取到真實的電量消耗。git

屏幕

當設備處於待機狀態時消耗的電量是極少的，以 Nexus 5 爲例，打開飛行模式，能夠待機接近 1 個月。但是點亮屏幕，味着系統的各組件要開始進行工做，界面也須要開始執行渲染，這會須要消耗不少電量。github

蜂窩網絡

一般狀況下，使用移動網絡傳輸數據，電量的消耗有三種狀態：web

Full Power

能量最高的狀態，移動網絡鏈接被激活，容許設備以最大的傳輸速率進行操做。面試

Low power

一種中間狀態，對電量的消耗差很少是 Full power 狀態下的 50%。docker

Standby

最低的狀態，沒有數據鏈接須要傳輸，電量消耗最少。shell

總之，爲了減小電量的消耗，在蜂窩移動網絡下，最好作到批量執行網絡請求，儘可能避免頻繁的間隔網絡請求。windows

使用 Battery Historian 咱們能夠獲得設備的電量消耗數據，若是數據中的移動蜂窩網絡（Mobile Radio）電量消耗呈現下面的狀況，間隔很小，又頻繁斷斷續續的出現，說明電量消耗性能很很差：瀏覽器

battery bad

通過優化以後，若是呈現下面的圖示，說明電量消耗的性能是良好的：緩存

battery good

另外 WiFi 鏈接下，網絡傳輸的電量消耗要比移動網絡少不少，應該儘可能減小移動網絡下的數據傳輸，多在 WiFi 環境下傳輸數據。

battery wif

那麼如何纔可以把任務緩存起來，作到批量化執行呢？咱們可使用 JobScheduler 來優化。

跟蹤充電狀態

咱們能夠經過下面的代碼來獲取手機的當前充電狀態：

IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
Intent batteryStatus = this.registerReceiver(null, filter);
int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED, -1);
boolean acCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC);
if (acCharge) {
    Log.v(LOG_TAG, "The phone is charging!");
}

在上面的例子演示瞭如何當即獲取到手機的充電狀態，獲得充電狀態信息以後，咱們能夠有針對性的對部分代碼作優化。

好比：咱們能夠判斷只有當前手機爲 AC 充電狀態時纔去執行一些很是耗電的操做。

private boolean checkForPower() {
  IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
  Intent batteryStatus = this.registerReceiver(null, filter);

  int chargePlug = batteryStatus.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED, -1);
  boolean usbCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_USB);
  boolean acCharge = (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC);
  boolean wirelessCharge = false;
  if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) {
    wirelessCharge =
      (chargePlug == BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_WIRELESS);
  }
  return (usbCharge || acCharge || wirelessCharge);
}

監聽充電狀態變化

在清單文件中註冊一個 BroadcastReceiver，經過在一個 Intent 過濾器內定義 ACTION_POWER_CONNECTED 和 ACTION_POWER_DISCONNECTED 來同時偵聽這兩種事件。

<receiver android:name=".PowerConnectionReceiver">
  <intent-filter>
    <action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_CONNECTED"/>
    <action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_DISCONNECTED"/>
  </intent-filter>
</receiver>

建立監聽充電狀態變化的 PowerConnectionReceiver。

public class PowerConnectionReceiver extends BroadcastReceiver {
  @Override
  public void onReceive(Context context, Intent intent) {
    int status = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_STATUS,
                                   BatteryManager.BATTERY_STATUS_UNKNOWN);
    String batteryStatus = "";
    switch (status) {
      case BatteryManager.BATTERY_STATUS_CHARGING:
        batteryStatus = "正在充電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_STATUS_DISCHARGING:
        batteryStatus = "正在放電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_STATUS_NOT_CHARGING:
        batteryStatus = "未充電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL:
        batteryStatus = "充滿電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_STATUS_UNKNOWN:
        batteryStatus = "未知道狀態";
        break;
    }
    Toast.makeText(context, "batteryStatus = " + batteryStatus,
                   Toast.LENGTH_LONG).show();
    int plugged = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_PLUGGED,
                                     BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC);
    String chargePlug = "";
    switch (plugged) {
      case BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_AC:
        chargePlug = "AC充電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_USB:
        chargePlug = "USB充電";
        break;
      case BatteryManager.BATTERY_PLUGGED_WIRELESS:
        chargePlug = "無線充電";
        break;
    }
    Toast.makeText(context, "chargePlug=" + chargePlug,
                   Toast.LENGTH_LONG).show();
  }
}

最後註冊 PowerConnectionReceiver，這時當充電狀態發生變化時 PowerConnectionReceiver 就會收到通知。

IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
intentFilter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
this.registerReceiver(new PowerConnectionReceiver(), intentFilter);

監聽電池電量變化

在清單文件中註冊一個 BroadcastReceiver，經過偵聽 ACTION_BATTERY_LOW 和 ACTION_BATTERY_OKAY，每當設備電池電量不足或退出不足狀態時，便會觸發該接收器。

<receiver android:name=".BatteryLevelReceiver">
  <intent-filter>
      <action android:name="android.intent.action.ACTION_BATTERY_LOW"/>
      <action android:name="android.intent.action.ACTION_BATTERY_OKAY"/>
  </intent-filter>
</receiver>

建立監聽電池電量變化的 BatteryLevelReceiver。

public class BatteryLevelReceiver extends BroadcastReceiver {
  @Override
  public void onReceive(Context context, Intent intent) {
    // 當前剩餘電量
    int level = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_LEVEL, -1);
    // 電量最大值
    int scale = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_SCALE, -1);
    // 電量百分比
    float batteryPct = level / (float) scale;
    Log.d("BatteryLevelReceiver", "batteryPct = " + batteryPct);
    Toast.makeText(context, "batteryPct = " + batteryPct,
                   Toast.LENGTH_LONG).show();
  }
}

最後註冊 BatteryLevelReceiver，這時當電池電量發生變化時 BatteryLevelReceiver 就會收到通知。

IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
intentFilter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
this.registerReceiver(new BatteryLevelReceiver(), intentFilter);

一般，若是設備鏈接了交流充電器，您應該最大限度提升後臺更新的頻率；而若是設備是經過 USB 充電，則應下降更新頻率，若是電池正在放電，則應進一步下降更新頻率；在電池電量極低時停用全部後臺更新。

WakeLock

WakeLock 是一種鎖的機制，只要有應用拿着這個鎖，CPU 就沒法進入休眠狀態，一直處於工做狀態。

好比，手機屏幕在屏幕關閉的時候，有些應用依然能夠喚醒屏幕提示用戶消息，這裏就是用到了 Wakelock 鎖機制，雖然手機屏幕關閉了，可是這些應用依然在運行着。

手機耗電的問題，大部分是開發人員沒有正確使用這個鎖，成爲「待機殺手」。

Android 手機有兩個處理器，一個叫 Application Processor（AP），一個叫 Baseband Processor（BP）。

AP 是 ARM 架構的處理器，用於運行 Linux + Android 系統；BP 用於運行實時操做系統（RTOS），通信協議棧運行於 BP 的 RTOS 之上。非通話時間，BP 的能耗基本上在 5mA 左右，而 AP 只要處於非休眠狀態，能耗至少在 50mA 以上，執行圖形運算時會更高。另外 LCD 工做時功耗在 100mA 左右，WiFi 也在 100mA 左右。

通常手機待機時，AP、LCD、WIFI 均進入休眠狀態，這時 Android 中應用程序的代碼也會中止執行。

Android 爲了確保應用程序中關鍵代碼的正確執行，提供了 Wake Lock 的 API，使得應用程序有權限經過代碼阻止 AP 進入休眠狀態。但若是不領會 Android 設計者的意圖而濫用 Wake Lock API，爲了自身程序在後臺的正常工做而長時間阻止 AP 進入休眠狀態，就會成爲待機電池殺手。

那麼 Wake Lock API 具體有啥用呢？心跳包從請求到應答，斷線重連從新登錄等關鍵邏輯的執行過程，就須要 Wake Lock 來保護。而一旦一個關鍵邏輯執行成功，就應該當即釋放掉 Wake Lock 了。兩次心跳請求間隔 5 到 10 分鐘，基本不會怎麼耗電。

WakeLock 使用

PowerManager pm = (PowerManager) getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
WakeLock wakeLock = pm.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK,
                                   "MyWakelockTag");

newWakeLock(int levelAndFlags, String tag) 中 PowerManager.PARTIIAL_WAKE_LOCK 是一個標誌位，標誌位是用來控制獲取的 WakeLock 對象的類型，主要控制 CPU 工做時屏幕是否須要亮着以及鍵盤燈須要亮着，標誌位說明以下：

levelAndFlags	CPU是否運行	屏幕是否亮着	鍵盤燈是否亮着
PARTIAL_WAKE_LOCK	是	否	否
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK	是	低亮度	否
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK	是	高亮度	否
FULL_WAKE_LOCK	是	是	是

特殊說明：自 API 等級 17 開始，FULL_WAKE_LOCK 將被棄用。應用應使用 FLAG_KEEP_SCREEN_ON。

WakeLock 類能夠用來控制設備的工做狀態。使用該類中的 acquire 可使 CPU 一直處於工做的狀態，若是不須要使 CPU 處於工做狀態就調用 release 來關閉。

自動 release

若是咱們調用的是 acquire(long timeout)，那麼就無需咱們本身手動調用 release() 來釋放鎖，系統會幫助咱們在 timeout 時間後釋放。

手動 release

若是咱們調用的是 acquire() 那麼就須要咱們本身手動調用 release() 來釋放鎖。

最後使用 WakeLock 類記得加上以下權限：

<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />

注意：在使用該類的時候，必須保證 acquire 和 release 是成對出現的。

屏幕保持常亮

當設備從休眠狀態中，被應用程序喚醒一瞬間會耗電過多，咱們能夠保持屏幕常亮來節省電量，代碼聲明：

// 屏幕保持常亮
getWindow().addFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON);
// 通常不須要人爲的去掉 FLAG_KEEP_SCREEN_ON 的 flag，
// windowManager 會管理好程序進入後臺回到前臺的的操做
//getWindow().clearFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON);

或者，直接在佈局中加上 keepScreenOn = true ：

<android.support.constraint.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:keepScreenOn="true"
    tools:context="com.jeanboy.app.batterysample.MainActivity">
</android.support.constraint.ConstraintLayout>

JobScheduler

在 API 21，Google 提供了一個新叫作 Job Scheduler API 的組件來處理這樣的場景。Job Scheduler API 容許同時執行多個任務，執行某些指定的任務時不須要考慮時機控制引發的電池消耗。

使用 Job Scheduler，應用須要作的事情就是判斷哪些任務是不緊急的，能夠交給 Job Scheduler 來處理，Job Scheduler 集中處理收到的任務，選擇合適的時間，合適的網絡，再一塊兒進行執行。

下面是使用 Job Scheduler 的一段簡要示例，須要先有一個 JobService：

public class MyJobService extends JobService {

  @Override
  public boolean onStartJob(JobParameters params) {
    Log.i("MyJobService", "Totally and completely working on job " 
          + params.getJobId());
    // 檢查網絡狀態
    if (isNetworkConnected()) {
      new SimpleDownloadTask() .execute(params);
      // 返回 true，表示該工做耗時，
      // 同時工做處理完成後須要調用 onStopJob 銷燬（jobFinished）
      return true;
    } else {
      Log.i("MyJobService", "No connection on job " + params.getJobId()
            + "; sad face");
    }
    // 返回 false，任務運行不須要很長時間，到 return 時已完成任務處理
    return false;
  }

  @Override
  public boolean onStopJob(JobParameters params) {
    Log.i("MyJobService", "Something changed, so I'm calling it on job " 
          + params.getJobId());
    // 有且僅有 onStartJob 返回值爲 true 時，纔會調用 onStopJob 來銷燬 job
    // 返回 false 來銷燬這個工做
    return false;
  }

  private boolean isNetworkConnected() {
    ConnectivityManager connectivityManager =
      (ConnectivityManager)getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
    NetworkInfo networkInfo = connectivityManager.getActiveNetworkInfo();
    return (networkInfo != null && networkInfo.isConnected());
  }
  
  private class SimpleDownloadTask extends AsyncTask<JobParameters,
                                                                                                          Void, String> {
    protected JobParameters mJobParam;

    @Override
    protected String doInBackground(JobParameters... params) {
      mJobParam = params[0];
      try {
        InputStream is = null;
        int len = 50;

        URL url = new URL("https://www.google.com");
        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
        conn.setReadTimeout(10000); // 10 sec
        conn.setConnectTimeout(15000); // 15 sec
        conn.setRequestMethod("GET");
        //Starts the query
        conn.connect();
        int response = conn.getResponseCode();
        Log.d(LOG_TAG, "The response is: " + response);
        is = conn.getInputStream();

        // Convert the input stream to a string
        Reader reader = null;
        reader = new InputStreamReader(is, "UTF-8");
        char[] buffer = new char[len];
        reader.read(buffer);
        return new String(buffer);

      } catch (IOException e) {
        return "Unable to retrieve web page.";
      }
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(String result) {
      // 當任務完成時，須要調用 jobFinished() 讓系統知道完成了哪項任務
      jobFinished(mJobParam, false);
      Log.i("SimpleDownloadTask", result);
    }
  }
}

定義了 JobService 的子類後，而後須要在 AndroidManifest.xml 中進行聲明：

<service android:name="pkgName.JobSchedulerService"
    android:permission="android.permission.BIND_JOB_SERVICE" />

最後模擬經過點擊 Button 觸發 N 個任務，交給 JobService 來處理：

public class FreeTheWakelockActivity extends ActionBarActivity {
  public static final String LOG_TAG = "FreeTheWakelockActivity";

  TextView mWakeLockMsg;
  ComponentName mServiceComponent;

  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_wakelock);

    mWakeLockMsg = (TextView) findViewById(R.id.wakelock_txt);
    mServiceComponent = new ComponentName(this, MyJobService.class);
    Intent startServiceIntent = new Intent(this, MyJobService.class);
    startService(startServiceIntent);

    Button theButtonThatWakelocks =
      (Button) findViewById(R.id.wakelock_poll);
    theButtonThatWakelocks.setText(R.string.poll_server_button);

    theButtonThatWakelocks.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
      @Override
      public void onClick(View v) {
        pollServer();
      }
    });
  }

  public void pollServer() {
    JobScheduler scheduler =
      (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      JobInfo jobInfo = new JobInfo.Builder(i, mServiceComponent)
        .setMinimumLatency(5000) // 5 seconds
        .setOverrideDeadline(60000) // 60 seconds
        .setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_ANY) // WiFi or data connections
        .build();

      mWakeLockMsg.append("Scheduling job " + i + "!\n");
      scheduler.schedule(jobInfo);
    }
  }
}

官方 demo 地址：https://github.com/googlesamp...

Energy Profiler

Energy Profiler 是 Android Profiler 中的一個組件，可幫助開發者找到應用程序能量消耗的位置。

Energy Profiler 經過監控 CPU、網絡和 GPS 傳感器的使用狀況，並以圖形化顯示每一個組件使用多少能量。Energy Profiler 還會顯示可能影響能耗的系統事件（WakeLock、Alarms、Jobs 和 Location），Energy Profiler 不直接測量能耗，相反，它使用一種模型來估算設備上每種資源的能耗。

能夠在 View > Tool Windows > Android Profiler 中打開 Energy Profiler 界面。